Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Асинхронные двигатели

Асинхронные двигатели. Конструкция, принцип действия

Асинхронный двигатель имеет неподвижную часть, именуемую статором , и вращающуюся часть, называемую ротором . В статоре размещена обмотка, создающая вращающееся магнитное поле.
Различают асинхронные двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором.
В пазах ротора с короткозамкнутой обмоткой размещены алюминиевые или медные стержни. По торцам стержни замкнуты алюминиевыми или медными кольцами. Статор и ротор набирают из листов электротехнической стали, чтобы уменьшить потери на вихревые токи.
Фазный ротор имеет трехфазную обмотку (для трехфазного двигателя). Концы фаз соединены в общий узел, а начала выведены к трем контактным кольцам, размещенным на валу. На кольца накладывают неподвижные контактные щетки. К щеткам подключают пусковой реостат. После пуска двигателя сопротивление пускового реостата плавно уменьшают до нуля.
Принцип действия асинхронного двигателя рассмотрим на модели, представленной на рисунке 4.

Пользуясь правилом левой руки, найдем направление электромагнитных сил, действующих на ротор и заставляющих его вращаться. Ротор двигателя будет вращаться с частотой вращения n2 в направлении вращения поля статора.


Рис. 4
Вращающееся магнитное поле статора представим в виде постоянного магнита, вращающегося с синхронной частотой вращения n1.
В проводниках замкнутой обмотки ротора индуктируются токи. Полюса магнита перемещаются по часовой стрелке.
Наблюдателю, разместившемуся на вращающемся магните, кажется, что магнит неподвижен, а проводники роторной обмотки перемещаются против часовой стрелки.
Направления роторных токов, определенные по правилу правой руки, указаны на рис. 4.

Ротор вращается асинхронно т.е частота вращения его n2 меньше частоты вращения поля статора n1.
Относительная разность скоростей поля статора и ротора называется скольжением.

. (2)

Скольжение не может быть равным нулю, так как при одинаковых скоростях поля и ротора прекратилось бы наведение токов в роторе и, следовательно, отсутствовал бы электромагнитный вращающий момент.
Вращающий электромагнитный момент уравновешивается противодействующим тормозным моментом Мэм = М2.
С увеличением нагрузки на валу двигателя тормозной момент становится больше вращающего, и скольжение увеличивается. Вследствие этого, возрастают индуктированные в роторной обмотке ЭДС и токи. Вращающий момент увеличивается и становится равным тормозному моменту. Вращающий момент может возрастать с увеличением скольжения до определенного максимального значения, после чего при дальнейшем увеличении тормозного момента вращающий момент резко уменьшается, и двигатель останавливается.
Скольжение двигателя с отановленным ротором равно единице. Говорят, что двигатель работает в режиме короткого замыкания .
Частота вращения ненагруженного асинхронного двигателя n2 приблизительно равна синхронной частоте n1. Скольжение ненагруженного двигателя S

0. Говорят, что двигатель работает в режиме холостого хода.
Скольжение асинхронной машины, работающей в режиме двигателя, изменяется от нуля до единицы.
Асинхронная машина может работать в режиме генератора. Для этого ее ротор необходимо вращать сторонним двигателем в направлении вращения магнитного поля статора с частотой n2 > n1. Скольжение асинхронного генератора .
Асинхронная машина может работать в режиме электромашинного тормоза. Для этого необходимо ее ротор вращать в направлении, противоположном направлению вращения магнитного поля статора.
В этом режиме S > 1. Как правило, асинхронные машины используются в режиме двигателя. Асинхронный двигатель является наиболее распространенным в промышленности типом двигателя. Частота вращения поля в асинхронном двигателе жестко связана с частотой сети f1 и числом пар полюсов статора. При частоте f1 = 50 Гц существует следующий ряд частот вращения.

P1234
n1, об/мин3 00015001000750

Из формулы (1) получим

(3)

Скорость поля статора относительно ротора называется скоростью скольжения.

.

Частота тока и ЭДС в роторной обмотке

,

. (4)

Асинхронная машина с заторможенным ротором работает как трансформатор. Основной магнитный поток индуктирует в статорной и в неподвижной роторной обмотках ЭДС Е1 и Е.

; ,

где Фm — максимальное значение основного магнитного потока, сцепленного со
статорной и роторной обмотками;
W1 и W2 — числа витков статорной и роторной обмоток;
f1 — частота напряжения в сети;
K01 и K02 — обмоточные коэффициенты статорной и роторной обмоток.

Чтобы получить более благоприятное распределение магнитной индукции в воздушном зазоре между статором и ротором, статорные и роторные обмотки не сосредоточивают в пределах одного полюса, а распределяют по окружностям статора и ротора. ЭДС распределенной обмотки меньше ЭДС сосредоточенной обмотки. Этот факт учитывается введением в формулы, определяющие величины электродвижущих сил обмоток, обмоточных коэффициентов. Величины обмоточных коэффициентов несколько меньше единицы.
ЭДС в обмотке вращающегося ротора

(5)

Ток ротора работающей машины

где R2 — активное сопротивление роторной обмотки;
х2 — индуктивное сопротивление роторной обмотки.

где х— индуктивное сопротивление заторможенного ротора.

конструктив асинхронного двигателя вентилятора

ЭМ 2 / Ответы ЭМ

Единица измерения и определяющая формула электрического сопротивления

Ом, R = U / I

Единица измерения и определяющая формула электрической проводимости

Единица измерения и определяющая формула электрической емкости

Единица измерения и определяющая формула магнитного потока

Единица измерения и определяющая формула магнитной индукции.

Единица измерения и определяющая формула намагничивающей силы.

Ампер-виток, F = W * I

Выберите правильную формулу для угловой частоты вращения магнитного потока статора.

Читать еще:  Cf moto 500 тюнинг двигателя

Выберите правильную упрощенную формулу критического скольжения асинхронной машины.

S к ± ——————

Во сколько раз уменьшится пусковой ток трехфазного асинхронного двигателя при соединении фаз в звезду вместо треугольника?

В раз

Выберите правильную упрощенную формулу электромагнитного момента асинхронной машины.

Мэм = Рэм /

Выберите правильную формулу для скольжения S.

Выберите правильную формулу для частоты вращения магнитного потока статора.

Почему пусковой момент асинхронного двигателя при введении реостата в фазный ротор увеличивается?

Увеличивается активное сопротивление ротора.

14 Почему номинальный момент асинхронного двигателя при введении реостата в фазный ротор уменьшается при том же скольжении?

+Уменьшается активная составляющая роторного тока

Что нужно сделать, чтобы изменить направление вращения трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором?

Поменять местами два линейных провода двигателя на клеммах трехфазной сети.

Выберите правильную формулу электромагнитной мощности асинхронной машины.

Почему электрическая машина называется асинхронной?

Роторная обмотка короткозамкнутого ротора общепромышленного асинхронного двигателя может быть изготовлена из:

Выберите правильную формулу электромагнитной мощности асинхронной машины.

Выберите правильную формулу полной механической мощности асинхронной машины.

Фазы ротора трехфазного асинхронного двигателя включают:

Выберите правильную формулу мощности на валу асинхронного двигателя.

Р2 = М2 2n / 60

Выберите правильную формулу для потребляемой активной мощности трехфазного асинхронного двигателя.

P1 = m1 U1 I1 cosϕ1

Какие условия необходимы для образования вращающегося кругового магнитного потока в двухфазном статоре асинхронного двигателя?

Равенство МДС фаз, пространственный сдвиг фаз на 120 электрических градусов, временной сдвиг токов фаз на 1/3 периода.

Какая величина называется перегрузочной способностью асинхронного двигателя?

Сумма мощности потерь асинхронного двигателя ΣР составляет 50% от его полезной мощности Р2. Определить КПД асинхронного двигателя η.

27 Номинальная частота работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, питающегося от промышленной сети переменного тока, n2=950 об/мин. Определить число пар полюсов p статорной обмотки данного двигателя и величину номинального скольжения Sн.

Асинхронный двигатель с числом пар полюсов р = 1, критическим скольжением Sк = 0,2 работает от промышленной сети переменного тока с нагрузкой на валу со скольжением S1 = 0,1. Определить частоту вращения ротора n2, если нагрузка на валу уменьшилась в 2 раза. Двигатель считать идеальным.

Определить КПД η трехфазного асинхронного двигателя в номинальном режиме, если постоянные потери Р0=15мВт, переменные Рса=35 мВт, а потребляемая из сети мощность Р1=250 мВт.

Три одинаковых асинхронных двигателя имеют различное номинальное скольжение: Sн1=0,08, Sн2=0,04 и Sн3=0,06. Определить в каком соотношении находятся их КПД η1, η2, η3.

Трехфазный асинхронный двигатель подключен к сети переменного тока с фазным напряжением U1 = 220 В. При номинальной нагрузке активная мощность, потребляемая двигателем из сети Р1 = 250 Вт, а фазный ток при этом равен I1 =0,5 А. Определить cosϕ двигателя при номинальной нагрузке.

По каким внешним признакам можно определить асинхронный двигатель с фазным ротором?

На валу расположены три контактных кольца.

Чему равно скольжение двигателя при пуске?

При каких условиях однофазный асинхронный двигатель имеет пусковой момент?

При наличии пространственного сдвига обмоток фазы и при наличии временного сдвига между токами обмоток.

С какой целью поверхность станины асинхронного двигателя может выполняться оребренной?

С целью обеспечения необходимой поверхности охлаждения.

В каком режиме работает асинхронная машина, если ее скольжение имеет отрицательное значение?

Почему КПД двигателя всегда меньше 1?

Имеются активные потери мощности.

Какие потери в асинхронном двигателе называют переменными?

Электрические потери в статорной и роторной обмотках.

Почему магнитопровод статора двигателя выполняют из листовой электротехнической стали?

Пакет статора выполняют из листов электротехнической стали для уменьшения потерь на вихревые токи.

С какой целью в цепь обмотки фазного ротора вводят добавочное активное сопротивление?

Для уменьшения начального пускового тока и увеличения начального пускового момента.

Когда КПД двигателя становится максимальным?

Когда переменные потери становятся равными постоянным.

При каком скольжении будет максимальный момент двигателя?

При критическом скольжении.

Что представляет собой обмотка ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором?

Обмотка ротора выполняется по типу беличьей клетки.

Какое магнитное поле создается при питании одной фазы переменным током?

Назовите способы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором?

Изменением числа полюсов обмотки статора, скольжения (изменением величины напряжения питания), частоты и напряжения питания.

Какие потери в асинхронном двигателе называют постоянными?

Сумма потерь в стали и механических.

Что понимают под режимом холостого хода двигателя?

Когда на валу отсутствует тормозной момент.

Что представляет собой обмотка ротора асинхронного двигателя с фазным ротором?

Роторная обмотка двигателя с фазным ротором выполняется трехфазной по типу статорной.

При каких условиях m-фазная обмотка создает вращающееся магнитное поле?

Любая m-фазная обмотка создает вращающееся магнитное поле, если сдвиг фаз в пространстве и токов во времени составляет 2/т.

Перечислите все способы пуска асинхронных двигателей.

Читать еще:  Что такое перепрошивка двигателя на фольксвагене

Прямой; при пониженном напряжении; введением добавочного активного сопротивления в цепь ротора; введением добавочного активного сопротивления в цепь статора; частотный.

Что понимают под режимом короткого замыкания двигателя?

Работа при заторможенном роторе.

Чему равна частота тока в роторной обмотке, когда ротор заторможен?

Частоте тока обмотки статора.

Укажите схему включения обмоток асинхронного двигателя, если линейное напряжение в сети 220 В.

/ Y

Укажите электротехнические материалы, применяемые в электрических машинах.

Проводниковые, магнитные, изоляционные, материалы щеток.

Какова классификация электрических машин по назначению?

Электромашинные генераторы, электрические двигатели, электромашинные преобразователи, электромашинные компенсаторы, электромашинные усилители, электромеханические преобразователи сигналов.

Какова классификация электрических машин по роду тока и принципу действия?

Трансформаторы, асинхронные машины, синхронные машины, коллекторные машины, машины постоянного тока.

Каков принцип создания вращающегося магнитного поля в асинхронных двигателях?

Распределение многофазных обмоток в пространстве, питание обмоток многофазными токами, имеющими сдвиг во времени.

Каковы способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей?

Частотный, изменением числа пар полюсов, изменением питающего напряжения, введением добавочных сопротивлений или ЭДС в цепь фазного ротора.

Как изменятся КПД и коэффициент мощности асинхронного двигателя при а) повышении напряжения б)понижении напряжения в сети?

а) КПД и Cos уменьшаются, б) КПД и Cos увеличиваются.

Как изменить направление вращения асинхронного двигателя?

Пересоединением к сети двух любых фаз обмотки статора.

Укажите формулы а)скольжения и б)частоты вращения асинхронного двигателя.

а) S = (n1 – n) / n1; б) n = 60 f1 / p.

Как и во сколько раз изменится вращающий момент асинхронного двигателя при переключении обмотки статора «со звезды на треугольник»?

Увеличится в 3 раза.

Определить число полюсов в обмотке статора асинхронного двигателя, если магнитное поле вращается со скоростью 1000 об/ мин.

Как изменится частота тока в роторе асинхронного двигателя при увеличении частоты вращения?

65 Какому из сопротивлений Rд1 1 / 3 1 2 3 > Следующая > >>

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Форум YourDevice

ЗАПИСНАЯ КНИЖКА ИНЖЕНЕРА

Момент и скольжение. Управление моментом и скольжением.

Момент и скольжение. Управление моментом и скольжением.

Сообщение admin » 09 апр 2012, 10:16

Современные частотные преобразователи обладают множеством функций, необходимость наличия которых в некоторых случаях обязательна, в некоторых является приятным дополнением. Частотные преобразователи могут непосредственно управлять характеристиками асинхронного двигателя, улучшая качество работы самого двигателя, за счёт компенсации недостатков обусловленных самой теорией электродвигателя. Рассмотрим две важнейшие, связанные между собой, характеристики асинхронного электродвигателя момент и скольжение.

Из механики известно, опустим векторные составляющие, что под моментом понимается сила, приложенная на рычаг, аналогично описывается и вращающийся момент. Значит, двигатель должен на своём валу развивать определённый момент для противодействия внешней силы. Если величина внешнего момента постоянна, то и асинхронному двигателю ,вне зависимости от частоты вращения нужно поддерживать постоянный момент на валу, т.е его электромагнитный момент должен быть постоянен.. Например, для различных подъёмных механизмов.Из теории электропривода известно, что электромагнитный момент асинхронного двигателя прямопропорционален квадрату напряжения и обратно пропорционален частоте вращения. Электромагнитный момент в установившимся режиме асинхронного двигателя равен механическому( моменту на валу двигателя) . Частотный преобразователь способен по любому запрограммированному закону менять частоту и амплитуду поданного на двигатель напряжения. Следовательно, он может управлять моментом на валу электродвигателя в зависимости от заданной характеристики. Для скалярного управления ( о векторном и скалярном управлении есть отдельный материал) существуют два основных закона управления моментом U/F=const, с помощью этого закона поддерживается максимальный момент на валу практически во всём диапазоне оборотов,

закон с уменьшающимся моментом, актуальный для приводов с вентиляторной нагрузкой( насосы вентиляторы). Когда речь идёт о векторном управлении, можем говорить о прямом управлении моментом, можно поддерживать постоянный заданный момент на валу, при скалярном управлении, характеристика U/F =const, может поддерживать только максимальный момент на валу. Поддержание постоянного момента во всём диапазоне необходимо для систем с ремёнными передачами, конвейеров, подъёмных механизмах.

Как частотный преобразователь с векторным управлением управляет моментом?
При увеличении нагрузки на валу двигатель должен развивать больший вращающий момент, а это происходит при снижении частоты вращения ротора. В отличие от частоты вращения ротора частота вращения магнитного поля не зависит от нагрузки. Для сравнения частоты вращения магнитного поля n0 и ротора n ввели коэффициент, который назвали скольжением и обозначили буквой S. Скольжение может измеряться в относительных единицах и в процентах.

n – скорость вращения ротора и вала электродвигателя. Скорость вращения магнитного поля определяется числом полюсов асинхронного электродвигателя( под полюсом условно понимаем число обмоток расположенных в статоре) и поданной частоты .. Пока двигатель остановлен, скольжение равно единице. Если двигатель пускается прямым пуском( без частотного регулирования и плавного пуска), момент на валу в начальный точку пуска будет максимальным. С ростом оборотов скольжение будет уменьшаться и при режиме холостого хода достигнет значений 0.002-0.007, а в работе под нагрузкой 0.2-0.5, т.е . при увеличении внешней нагрузки (тормозящего момента на валу) скольжение увеличивается, что позволяет скомпенсировать недостаток момента. Из вышесказанного следует, что две характеристики двигателя момент и скольжение тесно связаны сдруг другом. Часто в характеристиках частотных преобразователей указывается способность преобразователя компенсировать скольжение, т.е. сделать его постоянным вне зависимости от приложенного тормозящего момента на валу электродвигателя. Это важно для высокоточного поддержания скорости для сервоприводов, станков, ряда конвейеров. Если рассмотреть связь основных характеристик двигателя, как момент, скольжение, частота вращения и поданное на двигатель напряжение, из теории двигателей можно записать пропорцию

Читать еще:  Шевроле круз загорелся чек после запуска двигателя

где М – электромагнитный момент двигателя, S-скольжение, U- поданное на двигатель напряжение, f – частота питающей сети( частота выдаваемая частотным преобразователем). Из формулы видно, что существует зависимость между моментом и скольжением M

S, и также есть чёткая зависимость момента и скольжения от поданного напряжения определённой частоты. Т.е воздействовать на момент или скольжение частотный преобразователь может изменяя скважность ШИМ сигнала, которая отвечает за действующую амплитуду напряжения и периода работы различных плеч выходных транзисторов, а имея обратную связь по скорости вращения, в векторном режиме, вычисляя потокосцепление, или устанавливая энкодер (счётчик оборотов) на вал двигателя, можем с высокой точностью поддерживать скольжение и управлять моментом.

Режим работы асинхронной машины

В соответствии с принципом обратимости элек­трических машин (см. § В.2) асинхронные машины могут работать как в двигательном, так и в генератор­ном режимах. Кроме того, возможен еще и режим электромагнитного торможения противовключением.

Двигательный режим.Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя рассмотрен в § 6.2. При включении обмотки статора в сеть трех­фазного тока возникает вращающееся магнитное поле, которое, сцепляясь с короткозамкнутой обмот­кой ротора, наводит в ней ЭДС. При этом в стерж­нях обмотки ротора появляются токи (см. рис. 6.4). В результате взаимодействия этих токов с вращаю­щимся магнитным полем на роторе возникают элек­тромагнитные силы. Совокупность этих сил создает электромагнитный вращающий момент, под дейст­вием которого ротор асинхронного двигателя при­ходит во вращение с частотой n2 = 0). При этом скольжение sравно единице.

Рис. 10.1. Режимы работы асинхронной машины

В режиме работы двигателя без нагрузки на валу (режим холостого хода) ротор вращается с частотой лишь немного меньшей синхронной частоты вращения n1и скольжение весьма мало отличается от нуля (s ≈ 0). Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называют номинальным скольжениемshom.Для асинхронных дви­гателей общего назначенияshom= 1 8%, при этом для двигателей большой мощности sном = 1%, а для двигателей малой мощности sном=8%.

Преобразовав выражение (10.1), получим формулу для опре­деления асинхронной частоты вращения (об/мин):

Пример 10.1.Трехфазный асинхронный двигатель с числом полюсов 2р = 4 работает от сети с частотой тока f1 = 50 Гц. Определить частоту вращения двигателя при номинальной нагрузке, если скольжение при этом составляет 6%.

Решение. Синхронная частота вращения по (6.3)

n1 = f1 60/ р = 50 • 60/4 = 1500 об/мин.

Номинальная частота вращения по (10.2)

nном = n1(1 — sном ) = 1500(1 — 0,06) = 1412 об/мин.

Генераторный режим.Если обмотку статора включить в сеть, а ротор асинхронной машины посредством приводного дви­гателя ПД (двигатель внутреннего сгорания, турбина и т. п.), яв­ляющегося источником механической энергии, вращать в направ­лении вращения магнитного поля статора с частотой n2 > n1, то направление движения ротора относительно поля статора изме­нится на обратное (по сравнению с двигательным режимом работы пой машины), так как ротор будет обгонять поле статора. При этом скольжение станет отрицательным, а ЭДС, наведенная в обмотке ротора, изменит свое направление. Электромагнитный момент на роторе М также изменит свое направление, т. е. будет направлен встречно вращающемуся магнитному полю статора и станет тормозящим по отношению к вращающемуся моменту приводного двигателя М1 (рис. 10.1, а). В этом случае механическая мощность приводного двигателя в основной своей части будет преобразована в электрическую активную мощность Р2 перемен­ного тока. Особенность работы асинхронного генератора состоит в том, что вращающееся магнитное поле в нем создается реактивной мощностью Q трехфазной сети, в которую включен генератор и да он отдает вырабатываемую активную мощность Р2. Следовательно, для работы асинхронного генератора необходим источник переменного тока, при подключении к которому происходит возбуждение генератора, т. е. в нем возбуждается вращающееся маг­нитное поле.

Скольжение асинхронной машины в генераторном режиме может изменяться в диапазоне — ∞

В режиме электромагнитного торможения частота вращения ротора является отрицательной, а поэтому скольжение приобрета­ет положительные значения больше единицы:

Скольжение асинхронной машины в режиме торможения противовключением может изменяться в диапазоне 1

Дата добавления: 2015-01-17 ; просмотров: 56 ; Нарушение авторских прав

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector